FR2472795A1 - Dispositif lumineux d'affichage et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF D'AFFICHAGE LINEAIRE COMPORTANT UNE PLURALITE DE DIODES ELECTROLUMINESCENTES 2 DISPOSEES EN LIGNE SUR UN SUPPORT ISOLANT 3 PORTANT DES CONNEXIONS 4, 5 RELIEES AUX PLAGES DE PRISE DE CONTACT DESDITES DIODES. DISPOSITIF CARACTERISE EN CE QUE LE SUPPORT ISOLANT 2 EST EN FORME DE BARRE ALLONGEE DONT CHACUNE DES FACES LATERALES 3A ET 3B EST POURVUE DES RESEAUX DE CONNEXIONS 4, 5, L'EXTREMITE 4A, 5A DE CES CONNEXIONS SURPLOMBANT LA FACE 3C DU SUPPORT 3 PORTANT LES DIODES 2. APPLICATION AUX AFFICHEURS LINEAIRES, ECRANS PLATS ETC.

Description

DISPOSITIF LUiIItiEUX D'AFFICHAGE
ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne un dispositif d'affichage, notamment d'affichage linéaire, comportant une pluralité de diodes électroluminescentes créées dans des cristaux semi-conducteurs transparents aux rayonnements émis et disposés en lignes sur un support isolant portant des connexions électriques reliées, chacune, à une plage de contact d'une des faces principales des dits cristaux.

La présente invention concerne également le procédé de fabrication d'un tel dispositif.

Pour l'affichage lumineux d'informations numériques, on utilise couramment des mosaïques de diodes électroluminescentes réalisées sur des cristaux semi-conducteurs. Ces diodes, groupées en figures alphanumériques ou disposées selon une matrice m, exigent, pour leur comnande, des circuits de codage et de décodage de grande complexité et de prix élevé.

Pour l'affichage analogique, il apparait souhaitable de disposer d'ensembles permettant de donner une information sur la valeur d'une grandeur au moyen d'une surface lumineuse dont une dimension varie proportionnellement à cette valeur.

On connait déjà des dispositifs électroluminescents dont l'émission peut être localise et avec lesquels il est possible de réaliser un affichage linéaire en alignant à plat un certain nombre d'entre eux dont les tensions de polarisation sont alors modulées en conséquence.

Cependant, de tels dispositifs ne permettent pas d'afficher des lignes fines puisque leurs dimensions ne s'y prêtent pas. En effet, l'outillage et la précision de la découpe des cristaux semi-conducteurs apportent une limitation à la diminution de la surface de leurs faces principales. De plus, les contacts ohmiques de chacun. des dispositifs occupent une portion de la face active des dits cristaux à partir de laquelle sont émis les rayonnements : ces contacts ont une surface minimum permettant d'y souder une connexion reliée à une borne extérieure et cette surface influe donc également sur les dimensions à donner aux cristaux.

C'est pourquoi, un procédé devenu classique de réalisation d'affichage linéaire consiste, d'une part, à utiliser des diodes électroluminescentes réali suées sur des cristaux en un matériau transparent aux rayonnements émis de telle sorte qu'elles puissent mettre des rayonnements pr leur tranche, et, d'autre part, 8 i':spo:cr 1:1 s er~taux dan une position perpendiculaire au support sur lequel ils son' fixés.

Pour faciliter la mise en place des cristaux sur le support, celui-ci comporte au moins une fente dans laquelle ils sont introduits, les plages de contact de leurs faces principales étant ensuite soudées à des connexions imprimées sur le support et dont l'extremité affleure le bord de la fente.

Généralement, le support est constitué d'uneplaque isolante portant à sa surface un réseau de connexions et la fente, de largeur légèrement supérieure à l'épaisseur du cristal, peut, suivant le cas, ou traverser la totalité de l'épaisseur de la dite plaque isolante, ou bien constituer un canal dans cette plaque.

Un dispositif d'affichage linéaire obtenu de cette manière présente un certain nombre d'inconvénients.

En effet, Si la jonction électroluminescente créée sur un cristal est localisée, c'est-àidire Si la surface de l'une des faces principales dudit cris-tal comporte deux zones de types de conduction opposés, celles-ci peuvent être mises en court circuit si la soudure nécessaire à la liaison de la plage de contact de l'une des zones avec une connexion du support coule et déborde sur l'autre zone.

Dans le cas où chaque face principale du cristal comporte une seule zone de type de conduction donné, il peut cependant y avoir risque de court-cicircuit sur le support plan imprime, au voisinage du cristal,dans la mesure ou la soudure se répand, d'une manière trop importante autour dudit cristal.

Par ailleurs, le jeu dû aux tolérances de dimensions du cristal et de la fente fait que l'épaisseur du cristal ne correspond pas nécessairement d'une manière exacte à la largeur de ladite fente de sorte que le cristal peut se trouver incliné par rapport à la normale au support : dans ce cas, l'affichage obtenu n'est pas régulier.

Enfin, la présence de soudure sur les faces principales des cristaux ne permet pas de disposer un réflecteur autour de chacun d'entre eux, réflecteur parfois nécessaire pour augmenter l'efficacité du dispositif. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.

En effet, la présente invention concerne un dispositif d'affichage, notamment d'affichage linéaire, comportant une pluralité de diodes électroluminescentes créées dans des cristaux semi-conducteurs transparents aux rayonnements émis et disposés en ligne sur un support isolant portant des connexions électriques reliées, chacune, à une plage de contact d'une des faces principales desdits cristaux, remarquable en ce que le supportisolntesten ffinnedebgTe allong e dant chacune des deux faces portant les cristaux semi conducteurs est pourue d'un réseau de connexions, l'extrémité de chacune desdites connexions surplombant la face du support servant d'appui aux dits cristaux.

De préférence, ledit dispositif est enrobé, au moins partiellement dans une enveloppe protectrice transparente, en résine époxyde notamment.

L'encombrement d'un tel dispositif est considérablement réduit puisque la largeur totale du support peut être sensiblement égale à l'épaisseur du cristal augmentée de celle des deux réseauxde connexions.

La disposition en série de cristaux unitaires facilite le démontage et le remplacement en cas de destruction de l'un d'entre eux.

Chaque dispositif peut comporter avantageusement une pluralité de diodes émettant des rayonnements de longueurs d'onde différentes donc de coule différentes, ce qui est notamment utile lorsqu'il s'agit d'afficher les grade tions d'une échelle linéaire, par exemple.

L'encombrement d'un dispositif selon l'invention étant réduit de manière sensible, il est alors possible d'accoler un certain nombre d'entre et les uns contre les autres, deux réseaux de connexions voisins pouvant alors êt éventuellement séparés par une couc'eisolante. L'assemblage de tels ensembles est très rapide et ne nécessite pas d'appareillages complexes.

Si l'on juxtapose ainsi un certain nombre de dispositifs selon l'invention, il est possible de réaliser un écran plat facilement réparable, ledit écran pouvant comporter en alternance des lignes de couleurs différentes et même des lignes constituées d'une pluralité de diodes émettant dans des gammes de longueurs d'onde différentes.

Le choix des couleurs permet d'obtenir une variété d'écrans infinie utilisable par exemple sur des oscillographes ou des tableaux comportant une pluralité d'afficheurs de données ou de mesures qu'il est alors nécessaire de différencier, par exemple sur des tableaux de bord de pilotage aéronautique.

Les diodes électroluminescentes entre elles et les dispositifs entre eux ont un pas très faible, avantage qui permet de donner une meilleure défini tion aux caractères ou symboles affichés.

Dans une forme préférentielle de réalisation, l'extremité de chacune des connexions portées par le support comporte uele extrusion de forme sensible ment pyramidale disposée de telle manière que -l'un des sommets de chacune des pyramides s'appuie sur les plages de contact créées à la surface des deux régions semi conductrices de chaque diode.

Cette extrusion sert à la fois de pince et deprise de contact sur chacune des faces des diodes et elle sert évaiement de point de dépôt de la goutte de soudure renforçant cette prise de contact, ladite soudure pouvant être un alliage métallique classique ou une résine époxyde conductrice.

De préférence, un même cristal semi-conducteur comporte plusieurs diodes électroluminescentes de telle sorte qu'il est possible de réaliser des dispositifs d'affichage linéaire de grande longueur comportant des éléments de définition très fine : ceci présente un intérêt particulier dans le cas de l'élaboration des graduations des échelles linéaires.

Le plus souvent, une telle série de diodes sur un même cristal est obtenue par division d'une jonction électroluminescente de de dimension,relati- vement importantes en une succession de jonctions élémentaires, cette division pouvant être obtenue par le creusage dans le cristal semi-conducteur d'un sillon de profondeur supérieure à celle de ladite jonction à l'aide, par exemple, d'une scie diamantée et de faible épaisseur.

La présente invention concerne également le procédé de réalisation de dispositifs d'affichage linéaire, procédé remxB3ble en ce que, entre les extrémités des connexions de deux réseaux ~portés, chacun, par une face latérale d'un support en forme de barre allongée et surplombant ledit support, on insère une pluralité de diodes électroluminescentes créées sur au moins un cristal semiconducteur de telle manière que, par l'intermédiaire d'une plage de contact, chaque région semi-conductrice des diodes soit en liaison avec au moins une connexion de l'un desdits réseaux et en ce que l'on renforce, éventuellement, ledit contact par un point de soudure.

Préféreniellement, aux extrémités desdites connexions, on crée une extrusion de forme sensiblement pyramidale dont un sommet est destiné à venir en contact avec des plages de prise de contact.

Dans une première forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, chaque diode électroluminescente est réalisée dans un cristal semi-conducteur élémentaire.

Dans une seconde forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, chaque cristal semi-conducteur comporte une pluralité de diodes électroluminescentes obtenues par la division d'une jonction électroluminescente de dimensions relativement importantes en une succession de jonctions élémentaires, cette division étant réalisée par creusage dans ledit crustal etdans une direction perpenculaire à l'une de ses faces principales d'une pluralité de sillons de profondeur supérieure à celle de ladite jonction.

Dans un mode préf rentielle de réalisation de cette forme de mise en oeuvre, l'un des réseaux de connexions du support isolant est obtenu à partir d'une bande métallique découpée simultanément à l'opération de creusage des sillons dans le cristal semi-conducteur.

De préférence, après soudage des contacts, on enveloppe au moins l'extrêmité du support et des connexions ainsi que les cristaux semi-conducteurs dans un boitier protecteur transparent qui peut être avantageusement constitué de résine époxyde.

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.

La figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif d'affichage selon l'invention dans une première forme de réalisation.

La figure 2 est une vue de face de ce même dispositif.

La figure 3 représente une vue en perspective d'un dispositif d'affichage selon l'invention dans une seconde forme de réalisation, ledit dispositif étant représenté en vue de face sur la figure 4.

La figure 5 illustre, en vue de dessus et en coupe, un dispositifdaE dans une forme particulière de réalisation dérivant de la seconde.

Selon les figures i et 2, le dispositif d'affichaPe selon l'inventif comporte une pluralité de cristaux semi-conducteurs 1 dans lesquels ont été créées des diodes électroluminescentes à partir de deux régions 2a et 2b de type de conductions opposés et à l'interface desquelles se situent les jontions 2.

Les cristaux semi-conducteurs 1 sont disposés sur la face 3c d'un support isolant 3 comportant des réseaux de connexions 4 et 5 sur ses faces latéra: 3a et 3b.

L'extrêmité 4a et 5a de chacune des dites connexions 4 et 5 surplombe la face 3c dudit support 3 et elle est mise en contact direct avec chacune des plages de contact 6 et 7 réalisées respectivement à la surface 1Oa et 1Ob des régions 2a et 2b des cristaux semi-conducteurs 1. Si besoin est, ce contact direct est renforce par un point de soudure non représenté sur les figures et obtenu par des techniques classiques bien connues des spécialistes à l'aide, notamment,de résines époxydes conductrices.

L'ensemble du dispositif d'affichage linéaire ainsi constitué est avantageusement enrobé dans une résine transparente non représentée sur les figue
Selon les figures 3 et 4, le dispositif d'affichage selon l'invention comporte également une pluralité de cristaux semi-conducteurs 10, dans lesque.

ont été créées des diodes électroluminescentes à partir de deux régions lia et 11b de types de enduction opposés engendrant entre elles les jonctions 11.

Les cristaux semi-conducteurs 10 sont disposés sur la face 12c d'un support isolant 12 en forme de barre et ledit support comporte, sur chacune de ses faces latérales 12a et 12b, un réseau de connexions 13 et 14
Conformément à cette forme de réalisation, à l'extremité 13a et 14a des connexions 13 et 14 a été créée par matriçage au moins une extrusion de forme sensiblement pyramidale, portant respectivement les références 15 et 16 sur les figures et surplombant la face 12c du support isolant 12.

Un.sommet 15a et 16a de la pyramide constituant ladite extrusion est en contact avec chacune des plages 17 et 18 créées à la surface 10a et 10b des régions ila et 11b.

Ce contact direct est généralement renforcé par un point de soudure obtenu généralement à partir d'une résine époxyde conductrice.

Un enrobage protecteur 19 en résine transparente (représenté uniquement sur la figure 4) permet, en outre, d'assurer une solidité mécanique en remplissant notamment les interstices créés entre les cristaux semi-conducteurs 10 et les connexions 13 et 14.

Au lieu d'utiliser des cristaux semi-conducteurs portant une seule diode électroluminescente, il est possible de choisir des cristaux portant chacun une pluralité de diodes alignées.

Ainsi, le dispositif d'affichage illustré par la fifre 5 comporte un seul cristal 20 disposé sur une face 21a d'un support isolant 21 et formé de deux régions 22a et 22b de types de conduction opposés. La jonction 22 ainsi créée est divisée en éléments unitaires 221, 222, 223..- à l'aide de sillons 23 creusés au moins dans le cristal 20, à l'aide d'une scie diamantée par exemple.

En regard de chacune des régions 22a et 22b dudit cristal 20 et en contact avec les plages 24 et 25 créées à leur surface 20a et 20b, sont disposées les connexions métalliques de liaison 26 et 27 portées respectivement par les faces 21b et 21c du support 21.

Dans une forme avantageuse, les connexions 26 encontact avec les plages 24 sont indépendantes les unes des autres alors que celles en contact avec les plages 25 forment une électrode commune.

Le contact desditcs connexions 26 et 27 est avantageusement assuré à leur extrémité, 26a, 27a, par l'un des sommets 28a, 29a, d'une extrusion 28 et 29 en forme de p,xamide, ce contact étant alors éventuellement renforcé par un point de soudure 30 obtenu, par exemple, à l'aide d'une résine époxyde conductrice.

L'ensemble est recouvert d'une résine transparente non représentée sur la figure et éventuellement d'un filtre permettant d'uniformiser l'aspect et le contraste si ledit ensemble est destiné à faire partie d'un écran par juxtaposition avec d'autres ensembles de même nature.

Pour faciliter la réalisation d'un tel dispositif, les connexions 26 peuvent être obtenues à partir d'une bande métallique divisée en éléments unitaires lors de la séparation du cristal semi-conducteur en plusieurs diodes électroluminescentes.

Quelle que:soit la forme de réalisation choisie, les matériaux d'où proviennent les cristaux utilisés sont généralement des composés III.V, et notamment à base de phosphure de gallium,permettant d'obtenir des diodes émettant des rayonnements dans le rouge, le jaune et le vert.

Les plages de contact des dits cristaux sont constituées d'une couche d'or ou d'aluminium et sont soudées aux connexions soit, le plus souvent, à l'aide d'une résine conductrice, soit à l'aide d'une soudure à base d'indium.

Claims (13)

- REVEIDICATIONS

1. Dispositif d'affichage, notamment d'affichage linéaire, comportant une pluralité de diodes électroluminescentes (2, 11, 221, 222, 223 ...) créées dans des cristaux semi-conducteurs (1, 10, 20) transparents aux rayonnements émis et disposés en ligne sur un support isolant (3, 12, 21) portant des connexions électriques (4, 5, 13, 14, 26, 27) reliées, chacune, à une plage de contact (6, 7, 17, 18, 24, 25) d'une des faces principales (la, lb, 10a, 10b, 20a, 20b) desdits cristaux, caractérisé en ce que le support isolant est en forme de barre allongée dont chacune des deux faces latérales (3a, 3b, 12a, 12b, 21b, 21c) contigues à la face (3c, 12c, 21a) portant les cristaux semiconducteurs est pourvue d'un réseau de connexions (4, 5, 13, 14, 26, 27), l'extremité (4a, 5a, 13a, 14a, 26a, 27a) de chacune desdites connexions surplombant la face du support servant d'appui auxdits cristaux

2. Dispositif d'affichage selon la revendication 1 caractérisé en ce qutil est enrobé au moins partiellement dans une enveloppe protectrice transparente (19).

3. Dispositif d'affichage selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'enveloppe protectrice transparente est en résine époxyde.

4. Dispositif d'affichage selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de diodes électroluminescentes émettant des rayonnements de lon,ueuz å'onde différentes.

5. Dispositif d'affichage selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'extremité (13a, 14a, 26a, 27a) de chacune des connexions (13, 14, 26, 27) portées par le support (12, 21) comporte une extrusion (15, 16, 28, 29) de forme sensiblement pyramidale disposée de telle manière que l'un des sommets (15a, 16a, 28a, 29a) de chacune des pyramides s'appuie sur les plages de contact (17, 18, 24, 25) créées à la surface des deux régions semi-conductrices (lia, ilb, 22a, 22b) de chaque diode (11 221, 222, 223...)

6. Dispositif d'affichage selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'un même cristal comporte plusieurs diodes électroluminescentes.

7. Procédé de réalisation d'un dispositif d'affichage conforme à l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que, entre les extrêmités (4a, 5a, 13a, 14a, 26a, 27a) des connexions (4, 5, 13, 14, 26, 27) de deux réseaux portés, chicun par une face latérale (3a, 3b, 12a, 12b, 21b,21c) d'un support (3, 12, 21) en forme de barre allongée et surplombant ledit support, on insère une pluralité de dol électroluminescentes crÉes sur au moins un cristnl semi-conducteur (1, 10, 20) de telle manière que, par I'intermdiaire d'une plage de prise de contact (6, 7, 17, 18, 24, 25)chaque région semi-conductrice (2a, 2b, lia, îîb, 22a, 22b) des diodes (2, 11, 221, 222,

223...) soit en liaison avec au moins une connexion de l'un desdits réseaux et en ce que l'on renforce éventuellement ledit contact par un point de soudure (30).

8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que, aux extrêmités (4a, Sa, 13a, 14a, 26a, 27a) des connexions (4, 5, 13, 14, 26, 27), on crée une extrusion (15, 16, 28, 29) de forme sensiblement pyramidale dont un sommet (15a, 16a, 28a, 29a) est destiné à venir en contact avec les plages de prise de contact (17, 18, 24, 25).

9. Procédé selon l'une des revendications 7 et 8 caractérisé en ce que chaque diode électroluminescente (2, ii) est réalisée dans un cristal semiconducteur élémentaire (1, 10).

10. Procédé selon l'une des revendications 7 et 8 caractérisé en ce que, dans chaque cristal semi-conducteur (20), on divise une jonction de dimensions relativement importantes en une succession de jonctions élémentaires (221, 222, 223...), cette division étant obtenue par creusage dans ledit cristal (20) et dans une direction perpendiqulaire à l'une de ses' faces principales (20a) d'une pluralité de sillons (23) de profondeur supérieure à celle de ladite jonet

11. Procédé selon les revendications 7, 8 et il caractérisé en ce que l'un des réseaux de connexions (26) du support isolant (21) est obtenu à partir d'une bande métallique découpée simultanèment à l'opération de creusage des sillons (23).

12. Procédé selon l'une des revendications 7 à 11 conractérisé en ce que l'on enveloppe au moins l'extremité du support et des connexions ainsi que les cristaux semi-conducteurs dans un boitier protecteur transparent.

13. Procédé selon l'une des revendications 7 à 11 caractérisé en ce que l'on enrobe au moins l'extremité du support et des connéxions ainsi que les cristaux semi-conducteurs dans une résine époxyde transparente.